ASTM B394 R04251 원자로급 니오븀-지르코늄 합금 튜브 연질 소둔(+A)
ASTM B394 R04251: 원자로급 니오븀-지르코늄 합금(Nb-1Zr) 이음매/용접 튜브(연질 소둔, +A)
R04251 등급은 Zr 0.8~1.2% 함유 Nb-Zr 합금으로 제작된 원자로급(Reactor Grade) 이음매 없는(Seamless) 및 용접(Welded) 튜브입니다. 고온 크리프 강도와 재결정 저항성이 우수하여, 원자력 증기 발생기 열전달관, 우주 로켓 노즐 냉각 채널, 액체 금속 열교환기 튜브 등 극한 고온·고압 환경에 사용됩니다.
일반 특성
| 특성 | 온도 | 값 |
| 밀도 | 20.0 °C | 8.57 g/cm³ |
기계적 특성 (연질 소둔 상태, 20°C 기준)
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 탄성 계수 | 20.0 °C | 103 GPa | |
| 신율 A25 | 20.0 °C | 20 % | |
| 푸아송 비 | 23.0 °C | 0.4 | 니오븀 대표값 |
| 전단 계수 | 23.0 °C | 38 GPa | 니오븀 대표값 |
| 인장 강도 | 20.0 °C | 195 MPa | |
| 항복 강도 (Rp0.2) | 20.0 °C | 125 MPa | |
열적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 열팽창 계수 | 23.0 °C | 6.8×10⁻⁶ ~ 1.4×10⁻⁵ 1/K | 니오븀 대표값 |
| 융점 | - | 2,468 °C | 니오븀 대표값 |
| 비열 용량 | 23.0 °C | 201 ~ 272 J/(kg·K) | 니오븀 대표값 |
| 열전도율 | 20.0 °C | 52 W/(m·K) | |
| 열전도율 | 1,000.0 °C | 65 W/(m·K) | |
전기적 특성
| 특성 | 온도 | 값 |
| 전기 저항률 | 20.0 °C | 1.5×10⁻⁷ Ω·m |
화학적 조성 (원자로급 순도, % 중량)
| 원소 | 함량 범위 / 최대치 |
| 알루미늄 (Al) | 2×10⁻³ % |
| 베릴륨 (Be) | 5×10⁻³ % |
| 탄소 (C) | 0.01 % |
| 크로뮴 (Cr) | 2×10⁻³ % |
| 코발트 (Co) | 2×10⁻³ % |
| 하프늄 (Hf) | 0.02 % |
| 수소 (H) | 1.5×10⁻³ % |
| 철 (Fe) | 5×10⁻³ % |
| 몰리브덴 (Mo) | 0.01 % |
| 니켈 (Ni) | 5×10⁻³ % |
| 질소 (N) | 0.01 % |
| 산소 (O) | 0.02 % |
| 실리콘 (Si) | 5×10⁻³ % |
| 탄탈륨 (Ta) | 0.1 % |
| 티타늄 (Ti) | 0.02 % |
| 텅스텐 (W) | 0.03 % |
| 지르코늄 (Zr) | 0.8 ~ 1.2 % (합금 원소) |
튜브 제품의 장점: Nb-1Zr 튜브는 순니오븀 튜브 대비 1,000°C에서 크리프 파단 강도가 약 2~3배 높으며, 재결정 후에도 강도 저하가 적습니다. 원자로급은 하프늄(Hf) 함량을 0.02% 이하로 엄격 관리하여 중성자 흡수 단면적을 최소화합니다. 이음매 없는 튜브는 고압 냉각재 배관에, 용접 튜브는 대구경 열교환기 튜브에 적용됩니다.